封家旺，金紅巖*，顧慶云，李封賽，達(dá)娃卓瑪，李 鼎

(1.西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西藏拉薩 850030； 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030)

牛乳成分對(duì)乳熱穩(wěn)定性影響的研究概況

封家旺1，金紅巖1*，顧慶云1，李封賽2，達(dá)娃卓瑪1，李 鼎1

(1.西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西藏拉薩 850030； 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030)

乳糖、水和維生素等物質(zhì)是牛乳中最主要成分，正常情況下乳成分含量相對(duì)穩(wěn)定，脂肪含量波動(dòng)較大，乳糖的含量則很少有變化。產(chǎn)生原因與胎次、品種和季節(jié)等因素相關(guān)。乳的熱穩(wěn)定性受諸多因素的影響，如牛的品種、飼料和泌乳期等，而這些內(nèi)在或外在因素最終影響乳成分和理化性質(zhì)，從而影響乳熱穩(wěn)定性。乳成分中對(duì)乳熱穩(wěn)定性起主要作用的有非蛋白氮、乳蛋白和乳糖等。論文重點(diǎn)論述了乳成分對(duì)乳熱穩(wěn)定性影響的研究現(xiàn)狀。

牛；乳成分；乳熱穩(wěn)定性；影響

乳中酪蛋白的多態(tài)性、酸堿度、非蛋白氮的組成和含量及蛋白與蛋白的熱誘導(dǎo)相互作用等因素都影響著乳的熱穩(wěn)定性[1]。同時(shí)，乳成分還影響乳中無機(jī)鹽的平衡及蛋白質(zhì)之間的相互作用，而無機(jī)鹽的平衡及蛋白質(zhì)之間的相互作用也可影響乳熱穩(wěn)定性?？梢姡槌煞质怯绊懭榈臒岱€(wěn)定性的關(guān)鍵因素[2]。

1 乳鹽

國外學(xué)者提出“鹽平衡理論”，并認(rèn)為乳中鈣鎂之和對(duì)檸檬酸鹽和磷酸鹽之和數(shù)值應(yīng)恒定，數(shù)值發(fā)生變化，乳穩(wěn)定性也會(huì)隨之下降。乳中的鹽一部分是以可溶狀態(tài)分布于乳清相，溶解性鈣鹽濃度升高，乳熱穩(wěn)定性隨之下降[3]。如果乳中可溶性鈣和鎂由13 mmol/L下降至11 mmol/L，則最不穩(wěn)定的區(qū)域穩(wěn)定性增加，最大穩(wěn)定的區(qū)域穩(wěn)定性下降。反之Ca2+濃度上升，則最小穩(wěn)定性區(qū)域的穩(wěn)定性下降。相關(guān)研究結(jié)果表明，牛乳中33%鎂、66%鈣、10%檸檬酸鹽和50%無機(jī)磷與酪蛋白膠束結(jié)合。乳中可溶性鈣濃度相對(duì)較低，可溶性磷濃度相對(duì)較高，即鈣/磷數(shù)值低，熱穩(wěn)定性高隨之升高[4]。

2 pH

乳分為A型和B型兩種類型，pH對(duì)兩種類型的乳熱穩(wěn)定性的影響存在較大差異。A型乳為雙峰狀結(jié)構(gòu)， 在pH為6.7時(shí)具備最大熱穩(wěn)定性。B型乳熱穩(wěn)定性表現(xiàn)為隨pH上升而上升，當(dāng)乳pH偏離蛋白等電點(diǎn)，乳蛋白穩(wěn)定性呈現(xiàn)最穩(wěn)定狀態(tài)[5]。此外，Ca2+活性決定乳蛋白穩(wěn)定性，但pH增加Ca2+活性降低。牛乳歸于A型乳范疇，最大熱穩(wěn)定性pH為6.8。牛乳HCT低于牦牛乳，因此，牦牛乳熱穩(wěn)定性比牛乳高，但有關(guān)牦牛乳pH-HCT特性還有待進(jìn)一步研究[6]。

3 蛋白質(zhì)組成

乳蛋白主要包含酪蛋白和乳清蛋白兩種，其中酪蛋白含量較大，占乳中總蛋白76%～86%。高溫條件下乳凝固，導(dǎo)致穩(wěn)定性發(fā)生改變是因乳成分的理化性質(zhì)發(fā)生了改變，酪蛋白膠束穩(wěn)定性喪失。膠束表面含有κ-酪蛋白C-端片段的親水性多肽，多肽相互連接表面擴(kuò)散層，此結(jié)構(gòu)酪蛋白膠束的空間穩(wěn)定性保持完整[7]。加之κ-酪蛋白毛呈發(fā)式層狀結(jié)構(gòu)，也保證了膠束的穩(wěn)定性。膠束穩(wěn)定性的影響因素很多，其中Ca2+活度和pH是最重要因素，可減少膠束表面的靜電排斥作用，并可改變膠束表面κ-酪蛋白空間構(gòu)象，從而導(dǎo)致膠束之間的空間排斥作用降低[8]。

4 乳蛋白多態(tài)性

國外學(xué)者的研究結(jié)果顯示，κ-酪蛋白和β-乳球蛋白的多態(tài)性也是影響乳的熱穩(wěn)定性的重要因素。乳中pH為最大穩(wěn)定性pH時(shí)，含κ-酪蛋白AB基因型乳的熱穩(wěn)定性比含有κ-酪蛋白AA基因型高[9]。β-乳球蛋白有12種異構(gòu)體，其中常見的是β-乳球蛋白A、B和C，其中C相對(duì)較少，而含β-乳球蛋白AA乳的熱穩(wěn)定性比含β-乳球蛋白BB基因型的更高。含β-乳球蛋白BB基因型的A型乳和κ-酪蛋白AB基因型乳比含其它多態(tài)性異構(gòu)體的乳熱穩(wěn)性高。也有國外學(xué)者的研究結(jié)果表明，不同κ-酪蛋白和β-乳球蛋白異構(gòu)體組合，對(duì)乳的熱穩(wěn)定性的影響存在很大差異[10]。國外學(xué)者研究認(rèn)為，對(duì)熱穩(wěn)定性的影響效果中，β-乳球蛋白異構(gòu)體對(duì)乳熱穩(wěn)定性影響明顯，穩(wěn)定性較差的乳為β-乳球蛋白BB基因型， κ-酪蛋白多態(tài)性影響不顯著。

5 非蛋白氮

乳熱穩(wěn)定性與尿素含量呈正相關(guān)，添加高濃度尿素可顯著影響乳熱穩(wěn)定性，采取添加尿素酶來水解尿素可降低乳熱穩(wěn)定性。此外，尿素?zé)峤到猱a(chǎn)物與氨作用形成的乙基脲、縮二脲和縮三脲等產(chǎn)物與尿素作用相同，也可增加乳熱穩(wěn)定性[11]。尿素對(duì)乳的熱穩(wěn)定性影響的機(jī)理還有待進(jìn)一步研究，當(dāng)前的主要觀點(diǎn)集中于尿素通過提高乳蛋白緩沖力而提高乳熱穩(wěn)定性，可見，尿素增加乳熱穩(wěn)定性是通過提高乳蛋白緩沖力實(shí)現(xiàn)[12]。也有報(bào)道顯示，尿素可促進(jìn)酪蛋白膨脹，從而增加酪蛋白膠束的靜電屏障功能，進(jìn)而減少因熱處理導(dǎo)致的共價(jià)鍵的形成，阻止酪蛋白膠束的聚合和絮凝作用，導(dǎo)致乳熱穩(wěn)定性升高[13]。

6 脂肪

大量研究表明，乳脂對(duì)乳熱穩(wěn)定性影響甚微[14]。脫脂乳在31 MPa壓力下使其通過均質(zhì)，熱穩(wěn)定性基本不受影響[15]。但全脂乳會(huì)因均質(zhì)而顯著下降，下降程度與均質(zhì)壓力、溫度及季節(jié)等因素相關(guān)，冬季乳影響最大[16]。

7 乳糖

乳糖主要是葡萄糖和半乳糖，約占4.8%，乳糖含量變化直接影響乳熱穩(wěn)定性，降低A型和B型乳熱穩(wěn)定性[17]。如果將乳糖濃度提高50%，無論pH如何變化，都可降低乳熱穩(wěn)定性[18]。研究表明，乳糖可提高Ca2+活性，Ca2+和乳糖濃度升高都可致乳穩(wěn)定性下降，乳糖水解后，熱處理后乳穩(wěn)定性顯著提高， A型尤為明顯[19]。

針對(duì)于乳熱穩(wěn)定性研究領(lǐng)域而言，后續(xù)借助分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)，研究范圍將被不斷延伸，尤其針對(duì)乳成分對(duì)乳熱穩(wěn)定性的影響機(jī)理的研究還需進(jìn)一步深入。

[1] Abbas H M,Hassan F A,El-Gawad M A A,et al.Physicochemical characteristics of goat's milk[J].Life Sci J,2014,11(12):856-861.

[2] Yang M, Zhang W, Wen P, et al.Affected by heat stability of yak micellar casein as treatment temperature and duration[J].Dairy Sci Technol,2014,94(5):469-481.

[3] Koutina G,Knudsen J C,Skibsted L H.The Effect of pH on calcium and phosphorus distribution between micellar and serum phase after enrichment of skim milk with calcium D-lactobionate [J].Dairy Sci Technol,2015,95(1):63-74.

[4] Li Q M,Ma Y,He S H,et al.Effect of pH on heat stability of yak milk protein[J].Int Dairy J,2014,35(1):102-105.

[5] Claeys W,Verraes C,Cardoen S,et al.Consumption of raw or heated milk from different species:An evaluation of the nutritional and potential health benefits[J].Food Control,2014,42(3):188-201.

[6] Morand M,Guyomarch F,Pezennec S,et al.On how κ-casein affects the interactions between the heat-induced whey protein/K-casein complexes and the casein micelles during the acid gelation of skim milk[J].Int Dairy J,2011,21(9):670-678.

[7] Pesic M B,Barac M B,Stanojevic S P,et al.Effect of pH on heat-induced casein-whey protein interactions:A comparison between caprine milk and bovine milk[J].Int Dairy J,2014,39(1):178-183.

[8] Lewis M J.The measurement and significance of ionic calcium in milk-a review[J].Int J Dairy Technol,2010,64(1):1-13.

[9] Chen B Y,Grandison A S,Lewis M J.Comparison of heat stability of goat milk subjected to ultra-high temperature and in-container sterilization[J].J Dairy Sci,2012,95(3):1057-1063.

[10] Li H M,Ma Y,Dong A.J,et al.Protein composition of yak milk[J].Dairy Sci Technol,2010,90(1):111-117.

[11] Alim M A,Dong T,Xie Y,et al.Effect of polymorphisms in the CSN3 (kappa-casein) gene on milk production traits in Chinese Holstein cattle[J].Mol Biol Rep,2014,41(11):7585-7593.

[12] Ryan K N,Zhong Q,Foegeding E A.Use of whey protein soluble aggregates for thermal stability-a hypothesis paper[J].J Food Sci,2013,78(8):1105-1115.

[13] 王加啟.牛奶乳脂肪和乳蛋白的合成與調(diào)控機(jī)理[J].飼料與畜牧，2011(2):8-14.

[14] Ono T,Furuyama T,Ooagiri S.Formation of artificial casein micelles[J].Agr Biol Chem,1983,47(2):221-226.

[15] Reid M,O'Donovan M,Elliot C T,et al.The effect of dietary crude protein and phosphorus on grass-fed dairy cow production,nutrient status,and milk heat stability[J].J Dairy Sci,2015,98(1):517-531.

[16] Holt C,Carver J,Ecroyd H,et al.Invited review:Caseins and the casein micelle:Their biological functions,structures,and behavior in foods[J].J Dairy Sci,2013,96(10):6127-6146.

[17] On-Nom N,Grandison A S,Lewis M J.Heat stability of milk supplemented with calcium chloride[J].J Dairy Sci,2012,95(4):1623-1631.

[18] 李海梅.牦牛乳的性質(zhì)及酪蛋白膠束結(jié)構(gòu)特性的研究[D].黑龍江哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.

[19] Keppler J K,Sonnichsen F D,Lorenzen P C,et al.Differences in heat stability and ligand binding among beta-lactoglobulin genetic variants A,B and C using (1)H NMR and fluorescence quenching[J].Biochim Biophys Acta,2014,1844(6):1083-1093.

Progress on Milk Composition Affecting Heat Stability in Yak Milk

FENG Jia-wang1,JIN Hong-yan1,GU Qing-yun1,LI Feng-sai2,DAWA Zhuo-ma1,LI Ding1

(1.TibetVocationalTechnicalCollege,Lhasa,Tibet,850030,China; 2.CollegeofVeterinaryMedicine,NortheastAgriculturalUniversity,Harbin,Heilongjiang,150030,China)

Lactose,water,vitamins and other substances are the most abundant components in yak milk,and milk composition is relatively stable under normal conditions,with fat content fluctuating largely and lactose content changing rarely.The phenomenon is related to parity,breeds and seasonal reasons,whereas the heat stability of milk is affected by a number of factors,such as breed,feed and lactation period of dairy cows.Besides,these internal or external factors influence milk composition,physical and chemical properties,thus affecting the stability of milk.The heat stability of milk are mainly influenced by the non protein nitrogen,milk protein and lactose in the milk.This paper focused on the research status about the effect of milk composition on the heat stability of milk.

cow;milk composition;heat stability of milk;effect

2016-09-19

西藏自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015ZR-14-57)

封家旺(1980-)，男，黑龍江肇東人，副教授，博士,主要從事獸醫(yī)專業(yè)科研工作。*通訊作者

S852.21

A

1007-5038(2017)03-0119-03